Схема регулятора хода єлектродвигателя (50Вт, 7-27В)
Устройство рассчитано на работу с двигателями постоянного тока мощностью до 50 Вт при напряжении питания выходного каскада 7—27 В. Суммарное падение напряжения на выходных транзисторах при полной нагрузке не превышает 1,3—1,5 В.
Принципиальная схема этого варианта приведена на рис. 7.9. Канальный импульс положительной полярности поступает на инвертор DDI.2. К его выходу подключена дифференцирующая цепь R5C4, обеспечивающая формирование короткого отрицательного импульса, соответствующего переднему фронту канального.
Этим импульсом запускается ждущий мультивибратор, собранный на базе таймера DA1. Длительность получаемых на выводе 3 положительных импульсов определяется постоянной времени цепи R1R2C1 и устанавливается равной 1,5 мс. Временной дискриминатор аналогичен рассмотренному выше с одним отличием: разностные импульсы на его выходах имеют отрицательную полярность.
Разностные сигналы с вывода 10 или 11 DDI поступают на удлинители импульсов, включающие интегрирующие цепочки с различными постоянными времени заряда и разряда. Рассмотрим принцип действия остальной части схемы для случая появления разностного импульса на выводе 10 микросхемы.
В исходном состоянии конденсатор С7 заряжен до напряжения, равного половине напряжения питания (Uc = +2,5 В). Этот потенциал приложен к прямому входу компаратора DA3.1. На инверсном входе (вывод 4 компаратора) с помощью потенциометра R14 установлено несколько меньшее опорное напряжение Uon. В результате на выходе компаратора (вывод 2) потенциал примерно равен напряжению питания выходных каскадов.
Такая же величина и на базе транзистора VT1. Транзистор заперт. Высокое напряжение с вывода 2 приложено и к инверсному входу компаратора DA3.4 (вывод 8). Поскольку опорное напряжение на прямом входе (вывод 9) значительно меньше, на выходе компаратора устанавливается низкий потенциал, практически равный нулю.
Транзистор VT4 в результате заперт. Легко убедится, что заперты и транзисторы VT2 и VT3. Разностный импульс с вывода 10 быстро разряжает конденсатор С7 через резистор R7 на величину, пропорциональную значению команды управления. Восстановление напряжения производится через резистор R9 по гораздо более пологой экспоненте.
До тех пор, пока напряжение на конденсаторе ниже опорного, на выходе компаратора DA3.1 присутствует отрицательный импульс, отпирающий транзистор VT1. На выходе компаратора DA3.4 импульс будет наоборот положительным, что в свою очередь приведет к отпиранию транзистора VT4. Двигатель начнет вращаться.
Потенциометром R14 выбирается порог, при котором коэффициент удлинения разностных импульсов равен сорока. В этом случае, при изменении разностного импульса в пределах 0—0,5 мс, постоянная составляющая напряжения на двигателе будет меняться от нуля до напряжения питания, пропорционально меняя скорость вращения двигателя. В качестве выходных выбраны транзисторы с малым напряжением насыщения, что обеспечивает суммарное падение напряжения на паре открытых транзисторов, не превышающее 1,3 В при токе нагрузки до 1,5 А.
Конденсаторы С9 и С11 предназначены для гашения помех, возникающих в коллекторном узле двигателя. Стабилизатор напряжения DA2 на 5 В исключает уход параметров импульсов ждущего мультивибратора и компараторов при снижении напряжения питающей батареи.
Детали и конструкция
Печатная плата регулятора хода изображена на рис. 7.10. Она выполнена из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Электролитические конденсаторы С5 и СЮ расчитаны на рабочее напряжение 6,3 и 25 В соответственно, устанавливаются на плату горизонтально.
Выходные транзисторы — вертикально. Их выводы формуются таким образом, чтобы транзисторы расположились в шахматном порядке, не касаясь друг друга коллекторными пластинами. Радиаторы на транзисторы устанавливаются, если рабочий ток двигателя превышает 1,5 А. В этом случае конфигурация фрагмента платы, на котором установлены транзисторы, изменится. Перемычки П1—ПЗ устанавливаются со стороны расположения деталей.
Времязадающие конденсаторы С1, С6, С7 должны быть пленочного типа (например К73-17), остальные— керамические. Микросхему таймера КР1006ВИ1можно заменить импортными аналогами LM555, NE555. Счетверенный компаратор КР1401СА1 — на импортную микросхему LM339N. Выходные транзисторы можно менять на любые мощные, соответствующих проводимостей, но потери мощности на них в этом случае увеличатся, что крайне нежелательно при батарейном питании модели. Диоды — любые маломощные кремниевые. Подстроечные потенциометры — типа СШ-38 или РП-1.
Настройка
Настройка регулятора хода сводится к установке опорной длительности импульсов ждущего мультивибратора и установке порога срабатывания компараторов, обеспечивающего коэффициент удлинения равный 40.
Временно отключают двигатель. На вход устройства подают канальные импульсы от формирователя команд собственного передатчика или прямоугольные импульсы с выхода генератора сигналов. Импульсы должны быть положительной полярности и иметь амплитуду 4—5 В. Их длительность устанавливается равной 2 мс, а период следования — 20 мс.
Контролируя на выводе 3 микросхемы DA1 наличие положительного импульса, установить его длительность равной 1,5 мс с помощью потенциометра R2. Длительность отрицательного разностного импульса на выходе временного дискриминатора (выводе 10 DD1.3) должна быть равна 0,5 мс.
Переключить осциллограф на выход компаратора (вывод 2 DA3) и потенциометром R14 установить длительность отрицательного импульса равной 19—19,5 мс.
Подключить двигатель и убедится, что его скорость вращения плавно меняется при изменении длительности входного импульса в пределах 1—2 мс от максимальной до нуля, а после смены направления движения — опять до максимальной.
Для лучшего подавления помех от искрящего коллектора полезно соединить выводы двигателя с его корпусом через конденсаторы емкостью 0,1 мкФ, расположив их непосредственно на двигателе. В цепи питания двигателя желательно также включить дроссели на 20—50 мкГн.
При отсутствии таймера КР1006ВИ1 ждущий мультивибратор можно собрать по схеме, приведенной на рис. 7.11. Печатную
плату при этом придется, естественно, переделать. Микросхема DD2 соответствует микросхеме DDI на рис. 7.9. Требуемая длительность опорного импульса устанавливается потенциометром R2. Диод VD1 может быть типа КД521, КД522.
Днищенко В. А. 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями. СПб.: Наука и техника, 2007. — 464 е.: ил.